stringtranslate.com

Синтетический элемент

  Синтетические элементы
  Редкие радиоактивные природные элементы; часто производятся искусственно
  Распространенные радиоактивные природные элементы

Синтетический элемент — один из 24 известных химических элементов , которые не встречаются в природе на Земле : они были созданы человеком в результате манипулирования фундаментальными частицами в ядерном реакторе , ускорителе частиц или в результате взрыва атомной бомбы ; таким образом, их называют «синтетическим», «искусственным» или «искусственным». Синтетическими элементами являются элементы с атомными номерами 95–118, как показано фиолетовым цветом в прилагаемой таблице Менделеева : [1] эти 24 элемента были впервые созданы между 1944 и 2010 годами. Механизм создания синтетического элемента заключается в том, чтобы заставить дополнительные протоны в ядро ​​элемента с атомным номером ниже 95. Все известные (см.: Остров стабильности ) синтетические элементы нестабильны, но распадаются с очень разными скоростями: период полураспада их самых долгоживущих изотопов колеблется от микросекунд до миллионы лет.

Еще пять элементов, впервые созданных искусственно, строго говоря, не являются синтетическими , поскольку позже были обнаружены в природе в следовых количествах: 43 Tc , 61 Pm , 85 At , 93 Np и 94 Pu , хотя иногда их относят к синтетическим наряду с исключительно искусственными элементами. . [2] Первый, технеций, был создан в 1937 году. [3] Еще одним таким элементом является плутоний (Pu, атомный номер 94), впервые синтезированный в 1940 году. Это элемент с самым большим числом протонов (атомным номером), встречающимся в природе, но в таких крошечных количествах, что его гораздо практичнее синтезировать. Плутоний известен главным образом тем, что его используют в атомных бомбах и ядерных реакторах. [4]

Никакие элементы с атомными номерами больше 99 не имеют никакого применения за пределами научных исследований, поскольку они имеют чрезвычайно короткий период полураспада и, следовательно, никогда не производились в больших количествах.

Характеристики

Все элементы с атомным номером более 94 достаточно быстро распадаются на более легкие элементы, так что любые их атомы , которые могли существовать во время образования Земли (около 4,6 миллиардов лет назад), уже давно распались. [5] [6] Синтетические элементы, присутствующие сейчас на Земле, являются продуктом атомных бомб или экспериментов, в которых используются ядерные реакторы или ускорители частиц , посредством ядерного синтеза или поглощения нейтронов . [7]

Атомная масса природных элементов основана на средневзвешенном содержании природных изотопов в земной коре и атмосфере . Для синтетических элементов не существует «естественного изотопного изотопа». Поэтому для синтетических элементов общее количество нуклонов ( протонов плюс нейтронов ) наиболее стабильного изотопа , то есть изотопа с самым длинным периодом полураспада , указано в скобках как атомная масса.

История

Технеций

Первым элементом, который был синтезирован, а не открыт в природе, был технеций в 1937 году . [8] Это открытие заполнило пробел в таблице Менделеева , а тот факт, что технеций не имеет стабильных изотопов , объясняет его естественное отсутствие на Земле ). [9] Поскольку самый долгоживущий изотоп технеция, 97 Tc, имеет период полураспада 4,21 миллиона лет , [10] от образования Земли не осталось технеция. [11] [12] Лишь незначительные следы технеция естественным образом встречаются в земной коре — как продукт спонтанного деления 238 U или в результате захвата нейтронов молибденом — но технеций естественным образом присутствует в звездах красных гигантов . [13] [14] [15] [16]

Курий

Первым полностью синтетическим элементом был кюрий , синтезированный в 1944 году Гленном Т. Сиборгом , Ральфом А. Джеймсом и Альбертом Гиорсо путем бомбардировки плутония альфа- частицами . [17] [18]

Восемь других

Вскоре последовал синтез америция , берклия и калифорния . Эйнштейний и фермий были открыты группой учёных под руководством Альберта Гиорсо в 1952 году при изучении состава радиоактивных обломков взрыва первой водородной бомбы. [19] Были синтезированы изотопы эйнштейний-253 с периодом полураспада 20,5 дней и фермий-255 с периодом полураспада около 20 часов. Затем последовало создание менделевия , нобелия и лоуренция .

Резерфордий и дубний

В разгар Холодной войны команды из Советского Союза и США независимо друг от друга создали резерфордий и дубний . Название и заслуга синтеза этих элементов оставались нерешенными в течение многих лет , но в конечном итоге общая заслуга была признана ИЮПАК / ИЮПАП в 1992 году. В 1997 году ИЮПАК решил дать дубнию свое нынешнее название в честь города Дубны , где работала российская команда. поскольку названия, выбранные американцами, уже использовались для многих существующих синтетических элементов, а название « рутерфордий» (выбранное американской командой) было принято для элемента 104.

Последние тринадцать

Тем временем американская команда создала сиборгий , а следующие шесть элементов были созданы немецкой командой: борий , хассий , мейтнерий , дармштадтий , рентгений и коперниций . Элемент 113, нихоний , был создан японской командой; последние пять известных элементов, флеровий , московий , ливерморий , теннессин и оганессон , были созданы в результате российско-американского сотрудничества и завершают седьмой ряд таблицы Менделеева.

Список синтетических элементов

Следующие элементы не встречаются на Земле в природе. Все они являются трансурановыми элементами и имеют атомные номера 95 и выше.

Другие элементы, обычно получаемые путем синтеза.

Все элементы с атомными номерами от 1 до 94 встречаются в природе, по крайней мере, в следовых количествах, но следующие элементы часто производятся путем синтеза.

Технеций, прометий, астат, нептуний и плутоний были открыты путем синтеза до того, как были обнаружены в природе.

Рекомендации

  1. Кулкарни, Маюри (15 июня 2009 г.). «Полный список искусственных синтетических элементов». Наука застряла . Проверено 15 мая 2019 г.
  2. ^ См., например, таблицу Менделеева здесь.
  3. ^ «Периодическая таблица WebElements » Технеций »историческая информация» . www.webelements.com . Веб-элементы . Проверено 7 ноября 2019 г.
  4. Брэдфорд, Алина (8 декабря 2016 г.). «Факты о плутонии». ЖиваяНаука . Проверено 16 мая 2019 г.
  5. ^ Редд, Нола (ноябрь 2016 г.). «Как образовалась Земля?». Space.com . Проверено 16 мая 2019 г.
  6. ^ «Синтетические элементы». Инфо, пожалуйста . Проверено 16 мая 2019 г.
  7. Кулкарни, Маюри (15 июня 2009 г.). «Полный список искусственных синтетических элементов». Наука застряла . Проверено 16 мая 2019 г.
  8. ^ Хельменстин, Энн Мари. «Факты о технеции или мазурии». МысльКо . Проверено 15 мая 2019 г.
  9. ^ «Распад технеция и его применение в сердце». Ханская академия . Проверено 15 мая 2019 г.
  10. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  11. ^ Стюарт, Дуг. «Факты об элементе технеция». Химикул . Проверено 15 мая 2019 г.
  12. ^ Бентор, Йинон. «Таблица Менделеева: Технеций». Химические элементы . Проверено 15 мая 2019 г.
  13. ^ Хаммонд, CR (2004). "Элементы". Справочник по химии и физике (81-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  14. ^ Мур, CE (1951). «Технеций на Солнце». Наука . 114 (2951): 59–61. Бибкод : 1951Sci...114...59M. дои : 10.1126/science.114.2951.59. ПМИД  17782983.
  15. ^ Диксон, П.; Кертис, Дэвид Б.; Масгрейв, Джон; Ренш, Фред; Роуч, Джефф; Рокоп, Дон (1997). «Анализ естественно произведенного технеция и плутония в геологических материалах». Аналитическая химия . 69 (9): 1692–9. дои : 10.1021/ac961159q. ПМИД  21639292.
  16. ^ Кертис, Д.; Фабрика-Мартин, июнь; Диксон, Пол; Крамер, Ян (1999). «Необычные элементы природы: плутоний и технеций». Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (2): 275. Бибкод : 1999GeCoA..63..275C. дои : 10.1016/S0016-7037(98)00282-8.
  17. ^ Кребс, Роберт Э. История и использование химических элементов на нашей Земле: справочное руководство, Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 0-313-33438-2 стр. 322 
  18. ^ Холл, Нина (2000). Новая химия: демонстрация современной химии и ее приложений . Издательство Кембриджского университета. стр. 8–9. ISBN 978-0-521-45224-3.
  19. ^ Гиорсо, Альберт (2003). «Эйнштейний и фермий». Архив новостей химической и инженерной промышленности . 81 (36): 174–175. doi : 10.1021/cen-v081n036.p174.
  20. ^ МакГилл, Ян. «Редкоземельные элементы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Том. 31. Вайнхайм: Wiley-VCH. п. 188. дои :10.1002/14356007.a22_607. ISBN 978-3527306732.
  21. ^ Сиборг, Гленн Т.; Перлман, Моррис Л. (1948). «Поиск элементов 94 и 93 в природе. Наличие 94 239 в настуране 1 ». Журнал Американского химического общества . Американское химическое общество (ACS). 70 (4): 1571–1573. дои : 10.1021/ja01184a083. ISSN  0002-7863.

Внешние ссылки